計(jì)算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用論文

　　現(xiàn)在，化學(xué)教師可以使用復(fù)雜的多媒體，其可提供可供學(xué)生觀看和互動(dòng)的現(xiàn)象和過(guò)程的模型。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家推薦的計(jì)算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用論文，希望大家喜歡!

　　計(jì)算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用論文篇一

　　試談?dòng)?jì)算機(jī)模擬在化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

　　【摘要】興趣是學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的源動(dòng)力，如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的興趣，調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)熱情，在無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程教學(xué)中顯得尤為重要。對(duì)于如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的興趣，筆者結(jié)合幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在本文中提出了幾點(diǎn)具體措施。

　　【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)模擬;化學(xué)

　　一、引言

　　在當(dāng)代社會(huì)，要想在生存的環(huán)境中對(duì)自己的健康和幸福做出明智的判斷，化學(xué)教育被認(rèn)為是至關(guān)重要的。但是化學(xué)教學(xué)情況不容樂(lè)觀，許多學(xué)生對(duì)化學(xué)甚至科學(xué)都不感興趣，只是盡可能少的選擇一些必需的科學(xué)課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。在過(guò)去幾年中，人們期待通過(guò)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的教學(xué)氛圍能夠培養(yǎng)并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣多媒體材料的使用也被認(rèn)為是順理成章的事情了，多媒體可以提供積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的有利條件、情境教學(xué)和可視化的說(shuō)明復(fù)雜的概念，致使在健全的教學(xué)實(shí)踐中配備多媒體就成為水到渠成的事。

　　二、計(jì)算機(jī)模擬在化學(xué)中的應(yīng)用

　　現(xiàn)在，化學(xué)教師可以使用復(fù)雜的多媒體，其可提供可供學(xué)生觀看和互動(dòng)的現(xiàn)象和過(guò)程的模型。對(duì)于一些靜止?fàn)顟B(tài)的教科書(shū)難以表征但對(duì)理解事物運(yùn)行至關(guān)重要的動(dòng)態(tài)理論實(shí)體，利用這些模擬可得到形象的表征。通過(guò)提供學(xué)生處理復(fù)雜體系和通過(guò)自己的研究識(shí)別模式的機(jī)會(huì)，這些模擬可促進(jìn)主動(dòng)學(xué)習(xí)。當(dāng)與模擬互動(dòng)時(shí)，學(xué)生可參與到科學(xué)推理的過(guò)程，例如題目說(shuō)明、假設(shè)生成、實(shí)驗(yàn)、觀察和數(shù)據(jù)解釋。因此，C不僅僅能夠幫助學(xué)生理解化學(xué)現(xiàn)象，還可以培養(yǎng)學(xué)生探究和解決問(wèn)題的能力。

　　但是現(xiàn)在化學(xué)教師們現(xiàn)在總是致力于發(fā)展和傳播分子水平化學(xué)過(guò)程的電腦動(dòng)畫(huà)制作和模擬，往往忽略了哪種模擬特性才能更好的幫助學(xué)生。特別是在模擬設(shè)計(jì)上，教師們只重視了表述的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性，忽略了設(shè)計(jì)特性是否適合學(xué)生學(xué)習(xí)?；瘜W(xué)模擬的設(shè)計(jì)和形成應(yīng)該建立在學(xué)習(xí)理論、認(rèn)知力和多媒體的研究以及化學(xué)教育最佳做法的基礎(chǔ)上。將學(xué)生結(jié)合進(jìn)化學(xué)模擬的過(guò)程中，采取迭代設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)于模擬的實(shí)用性不斷測(cè)試和改進(jìn)完善。這樣制作出來(lái)的模擬結(jié)果，有些地方是與僅以化學(xué)專(zhuān)家的觀點(diǎn)制作模擬時(shí)通常接受的方式相違背的。例如，在模擬中應(yīng)盡量減少符號(hào)的使用，而以文化熟悉的圖標(biāo)代替;支持探索而避免使用已經(jīng)制定出的例子;在整個(gè)模擬中使用一致的界面。

　　三、如何將計(jì)算機(jī)模擬應(yīng)用到化學(xué)教育中

　　在模擬的設(shè)計(jì)和改進(jìn)過(guò)程中，我們可參考Gabel (1999)和Johnstone (1982)的研究成果，他們?cè)鴮?duì)“不同級(jí)別表示形式”的思想以及其在化學(xué)家理解世界過(guò)程中所起的作用都進(jìn)行了研究。Gabel認(rèn)為化學(xué)現(xiàn)象最初是在可見(jiàn)的或宏觀層面進(jìn)行感知的，這也是人們體驗(yàn)化學(xué)的方式。但是這些現(xiàn)象卻通常被化學(xué)老師用亞顯微水平的原子和分子的特性和行為來(lái)進(jìn)行解釋。化學(xué)老師通常會(huì)使用符號(hào)、公式和方程式等展現(xiàn)這些宏觀和亞顯微水平，從而進(jìn)一步使簡(jiǎn)單問(wèn)題復(fù)雜化?；瘜W(xué)教育的一個(gè)中心目標(biāo)是協(xié)助學(xué)生掌握這些不同形式的表征。正如Kozma所認(rèn)為的，理解和使用這一系列的表征不僅僅是化學(xué)老師應(yīng)該做的一部分，從更深遠(yuǎn)的層次上講，這就是化學(xué)。Kozma 和Russell認(rèn)為學(xué)生進(jìn)行不同層次上的認(rèn)知可成就他們的表征能力。所以，我們?cè)谀M時(shí)應(yīng)注意，用敘述的形式表征觀察到的，用代表性的粒子模型進(jìn)行解釋?zhuān)梅?hào)展現(xiàn)現(xiàn)象和解釋之間的聯(lián)系。

　　(1)可見(jiàn)的現(xiàn)象：用敘述法介紹每天的經(jīng)歷。科學(xué)的基礎(chǔ)是用理論和模型解釋觀察到的現(xiàn)象。給學(xué)生介紹需要解釋的現(xiàn)象時(shí)敘述是一個(gè)很有利的工具。在模擬中，用敘述展現(xiàn)熟悉的現(xiàn)象，學(xué)生可通過(guò)與運(yùn)動(dòng)粒子動(dòng)態(tài)解釋模型的互動(dòng)來(lái)探究它。結(jié)構(gòu)上，我們的敘述是典型的流派：它們要有完整的開(kāi)頭、中間和結(jié)尾;融入制作人的意圖;作者和讀者協(xié)作確定最終結(jié)果。研究表明，人類(lèi)是基于敘事結(jié)構(gòu)的思考組織事件，并在不知不覺(jué)中把時(shí)間和因果關(guān)系強(qiáng)加于事件的邏輯語(yǔ)義關(guān)系結(jié)構(gòu)。敘述被認(rèn)為是最為學(xué)生熟悉的形式。

　　(2)展示一個(gè)解釋性模型。以教授分子動(dòng)力學(xué)理論及相關(guān)主題的概念時(shí)為例。這個(gè)理論需要學(xué)生理解物質(zhì)是由恒定運(yùn)動(dòng)的粒子組成的，多媒體就可以用視覺(jué)上的動(dòng)態(tài)方法表達(dá)這種思想，這是靜態(tài)的教科書(shū)無(wú)法做到的。通過(guò)交互式計(jì)算機(jī)模擬展示一個(gè)解釋性模型可給學(xué)生提供一個(gè)積極的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，是學(xué)生完全投入進(jìn)去，這個(gè)模型有可能是不切實(shí)際或不可能的。在這個(gè)例子中，我們的模擬可形象的展示粒子的行為，但實(shí)際上是看不到的。描述顆粒模型

　　(3)符號(hào)表示。文字和符號(hào)在模擬設(shè)計(jì)中都是重要的要素。每個(gè)解釋性模型都要有一個(gè)變量關(guān)系示意圖。創(chuàng)作和解釋圖形的能力在學(xué)習(xí)科學(xué)中是重要的技能。根據(jù)原始數(shù)據(jù)繪制圖形可幫助科學(xué)工作者進(jìn)行認(rèn)知和解釋?zhuān)€可以直觀系統(tǒng)的觀察大量數(shù)據(jù)。在我們的模擬中，還應(yīng)該將學(xué)生引入化學(xué)定量方面，這也是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注的方面。

　　在一個(gè)模擬中應(yīng)該融合了以上三個(gè)層次的表征：可見(jiàn)，解釋?zhuān)头?hào)。以相變的模擬為例：在可見(jiàn)層次，相變可通過(guò)一段女主人公和哥哥試圖給水加熱制作熱巧克力的敘述引入。這段敘述可將相變?nèi)谌雽W(xué)生熟悉的日常生活實(shí)踐中。在解釋層次，可提供相變(液態(tài)向氣態(tài))分子動(dòng)態(tài)行為的粒子模型來(lái)形象的表征。其中可用不同顏色的點(diǎn)代表容器內(nèi)的不同氣體分子，爐子代表加熱，插進(jìn)容器內(nèi)的溫度計(jì)代表溫度。在符號(hào)層次，基于顆粒模型每個(gè)用戶(hù)操作的數(shù)據(jù)可生成一個(gè)圖形。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] Gabel，D. Improving teaching and learning through chemistry education research： A lookto the future. Journal of Chemical Education，1999 (76).

　　[2]Johnstone，A. H. Macro- and microchemistry. School Science Review，1982 (64).

　　[3]Kozma，R. B. (2000). The use of multiple representations and the social construction of understanding in chemistry. In M. Jacobson & R. Kozma (Eds.)，Innovations in science and mathematics education：Advanced designs for technologies of learning (pp. 11-46). Mahwah，NJ：Erlbaum.

　　[4]Kozma，R.，& Russell，J. (2005). Students becoming chemists：Developing representational competence. In J. K. Gilbert (Ed.)，Visualisation in science education (pp. 121-146). Dordrecht，The Netherlands：Springer